В 20 километрах от города Сатка на территории национального парка «Зюраткуль» есть необыкновенное место – артезианский источник (в народе – фонтан или сосулька, в зависимости от времени года), который привлекает сотни туристов каждый год летом и особенно зимой. Он был обнаружен в 1976 году. Вернее, создан. Геологи, бурившие скважину в поисках железной руды, попали в артезианский бассейн и буквально высвободили мощный поток воды, который вырвался под воздействием внутрипластового давления. Бурение прекратили, а фонтан так и бьет по сей день.
Подземные воды создали это природное явление невиданной красоты в одном месте, но стали источником проблем в другом. Прямо под городом Сатка расположены выработанные шахты, которые проседают из-за скопления в них подземных вод. Чтобы справиться с этой проблемой, необходимо заполнить пустоты и провести закладку шахтных выработок. Сделать это можно только с помощью особого вещества, способного затвердевать в результате физико-химических процессов – вяжущего.
С просьбой помочь в создании такого материала саткинский комбинат «Магнезит» обратился к ученым ЮУрГУ, с которыми уже не первый год поддерживает крепкие научные связи. В итоге нескольких лет работы ученые кафедры «Строительные материалы» Архитектурно-строительного факультета разработали уникальный способ получения доломитового вяжущего и получили патент на реализацию данного открытия.
Безопасно, выгодно и эффекивно
«Изготовлением строительных вяжущих из доломита в СССР активно занимались в 30-50-ые годы XX века, – совершает экскурс в историю доктор технических наук, профессор Людмила Крамар, один из членов научного коллектива кафедры. – Со временем эти работы прекратились, так как доломит оказался очень сложным в плане получения из него вяжущего строительного назначения».
Сегодня ученые возвращаются к этой теме. Более 15 лет на кафедре «Строительные материалы» занимаются изучением более традиционного – магнезиального вяжущего. За исследование доломита взялись всего 3 года назад. Сначала в качестве эксперимента, потом – на уровне реального производства. «В состав доломита входит карбонат магния и карбонат кальция, которые разлагаются при разных температурах, – объясняет тонкости исследования доцент кафедры Александр Орлов. – И чтобы получить качественное вяжущее, нам нужно было добиться, чтобы при определенной температуре карбонат магния разложился, а карбонат кальция – нет».
Ученые разработали технологические и химические способы решения этой задачи и начали экспериментально осваивать их в лаборатории. В ходе экспериментов было выяснено, что необходимо использовать добавки – интенсификаторы, которые позволят получить качественное вяжущее, не склонное к растрескиванию.
Затем эксперимент вышел на промышленный уровень: на комбинате «Магнезит» была получена опытная партия доломитового вяжущего, которое удовлетворяло всем требованиям. Что самое важное, материал был изготовлен из отвалов производства комбината, которые с каждым годом занимают все бо́льшие пространства, нанося непоправимый вред природе и экологии края. Таким образом, удалось решить научную задачу, способствовать при этом повышению экологической безопасности и разработать материалы для проведения закладки шахтных выработок под Саткой с минимальными затратами.
Доломитовое жилье
Одна из главных областей применения доломита – сфера строительства. Доломитовое вяжущее может быть использовано при изготовлении тяжелых бетонов, стеновых, теплоизоляционных, отделочных изделий, ячеистых бетонов, ксилолитовых материалов для гражданского и промышленного строительства.
«Традиционно в строительной индустрии используется такие вяжущие, как цемент и гипс, – рассказывает Людмила Крамар. – Однако для отделки нужны разные материалы, такие как магнезиальное и доломитовое вяжущее». Учитывая богатые доломитовые месторождения в Европейской части России – вдоль западного и восточного склонов Уральского хребта, в Поволжье, в Подмосковье – использование этого минерала перспективно.
.png)
Разработки ученых ЮУрГУ сегодня актуальны и пользуются спросом. Ведутся совместные работы кафедры «Строительные конструкции» с челябинской компанией по производству отделочных материалов: разработана уникальная рецептура и технологический регламент производства стекломагнезиального листа (СМЛ) – листового строительно-отделочного материала на основе магнезиальных вяжущих, которое является альтернативой гипсокартону. В его рецептуре используются только экологически чистые компоненты и специально подобранные комплексы добавок-модификаторов, которые придают различным видам листов их особые свойства. Полученный специалистами кафедры отделочный материал позволяет в комплексе решить проблему пожарной безопасности зданий при снижении трудозатрат на их отделку и повышении ее долговечности.
Одним из конкурентов на рынке строительных материалов является Китай, который поставляет в Россию технологические линии для производства СМЛ. Однако после работы на этом оборудовании многим предприятиям приходится обращаться к специалистам за помощью в наладке этих линий, производящих бракованные изделия. Одно из направлений работы коллектива кафедры, – курирование таких установок.
Ученые ЮУрГУ продолжают свои исследования и формируют крепкую научно-исследовательскую базу, которая позволит на основе магнезиального техногенного сырья с добавлением различных элементов получать качественное вяжущее для применения не только в России, но и в других странах. Сегодня научный коллектив пополняется молодыми учеными, аспирантами, которые остаются работать на кафедре и после защиты своих кандидатских и докторских диссертаций. Они продолжают научные исследования, начатые их учителями - профессорами и учеными со стажем - вдохновляются их энтузиазмом и смело включаются в разработку новых материалов и способов их получения.